Modul Pembelajaran Biologi XII IPA

(1)

(2)

2 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com

DAFTAR ISI

HALAMAN ________________________________________________________ 1

DAFTAR ISI _______________________________________________________ 2

DAFTAR GAMBAR __________________________________________________ 3

Bagian Isi :

1.

Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar ______________________ 4

2.

Apersepsi Materi ____________________________________________ 4

3.

Materi Pembelajaran

a.

Sejarah dan Konsep ___________________________________ 5

b.

Gen, DNA dam Kromosom ______________________________ 7

c.

Mekanisme Pewarisan Sifat _____________________________ 13

4.

Latihan Soal ________________________________________________ 14

(3)

3 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Ilustrasi perbedaan pada sifat dan karakter Pisum sativum L _________ 6

Gambar 2. Ilustrasi bentuk kromosom _____________________________________ 8

Gambar 3. Ilustrasi uraian materi kromosom ________________________________ 10

(4)

4 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com

REFERENSI

MODUL PEMBELAJARAN BIOLOGI XII IPA

TAHUN PEMBELAJARAN 2012/2013

SMA NEGERI 1 NUNUKAN SELATAN

JUDUL

MATERI GENETIK

Oleh

SUPARMUJI

Standar Kompetensi :

“Memahami konsep-konsep dasar dan prinsip-prinsip hereditas serta implikasinya pada saling

temas.”

Kompetensi Dasar :

“Menjelaskan konsep gen, DNA, dan kromosom.”

A.

APERSEPSI

Pernahkah kalian berpikir mengapa setiap buah-buahan dapat memiliki bentuk

dan sensasi rasa yang berbeda ? atau pernahkah kalian berpikir, mengapa seorang

anak memiliki kemiripan dengan orang tuanya ? mungkin pertanyaan-pertanyaan

seperti itu pula yang sering kalian dengarkan. Mengapa semua itu dapat terjadi dan apa

yang bertanggung jawab atas semua peristiwa tersebut.

Manusia, hewan ataupun tumbuhan pada dasarnya memiliki suatu kemampuan

dasar yaitu menurunkan sifat-sifat atau karakter-karakter fisik tubuhnya kepada

keturunannya melalui peristiwa perkawinan, hal ini bertujuan untuk mempertahankan

kelangsungan jenisnya yang dibawa oleh keturunannya sehingga kelestarian jenisnya

(5)

5 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com

diatas dapat terjadi, baik pada manusia, hewan maupun tumbuhan. Tapi bagaimanakah

proses dari peristiwa tersebut, pada modul ini kita akan coba mempelajari

permasalahan-permasalahan tersebut berdasarkan literatur-literatur yang ada.

B.

MATERI PEMBELAJARAN

Pada apersepsi diatas, kita berpendapat bahwa pada dasarnya semua makhluk

hidup baik manusia, hewan maupun tumbuhan memiliki sebuah kemampuan dasar yang

sama yaitu menurunkan sifat-sifat atau karakter-karakter fisik tubuhnya kepada

keturunannya melalui peristiwa perkawinan dengan tujuan mempertahankan

kelangsungan jenisnya.

Orang-orang terdahulu sempat berpikir bahwa bagian yang bertanggung jawab

akan hal penurunan sifat seperti yang kita bahas diatas adalah darah, kemudian

bagaimana menjelaskan mekanisme penurunan sifat tersebut pada tumbuhan yang tidak

memiliki darah dan seharusnya manusia yang mengalami transfusi darah dapat berubah

sifat-sifat dan karakter fisik tubuhnya karena telah mengalami percampuran darah.

Gregor Johan Mendell, seorang pastor dari Austria kemudian memiliki sebuah

pemikiran yang berbeda. Dia beranggapan bahwa dalam tubuh makhluk hidup baik

manusia, hewan dan tumbuhan terdapat suatu hal atau suatu bagian yang bertanggung

jawab terhadap peristiwa menurunnya sifat atau karakter fisik induk kepada

keturunannya. Dalam pembuktian dugaan (hipotesa) nya tersebut, beliau melakukan

sebuah percobaan dengan menggunakan Kacang Ercis (mungkin kita di Indonesia lebih

mengenal kacang tersebut dengan kacang polong) yang memiliki nama ilmiah

Pisum

sativum L dengan cara melakukan perkawinan silang (pembastaran) antara individu

bergalur murni dengan sesamanya yang juga bergalur murni. Perkawinan silang kedua

tumbuhan yang bergalur tersebut bertujuan untuk memudahkan pengamatan tentang

proses penurunan sifat yang terjadi pada makhluk hidup khususnya pada tumbuhan.

Kacang ercis (Pisum sativum L) dipilih mewakili keseluruhan makhluk hidup dalam

percobaan Mendell dikarenakan bahwa kacang ercis memiliki 7 (tujuh) sifat beda dari

(6)

6 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com

Tujuh sifat beda kontras pada Pisum sativum L ...

1.

Warna kulit biji, antara putih dan ungu

2.

Warna biji, antara hijau dan kuning

3.

Bentuk biji, antara bulat dan keriput

4.

Warna polong, antara hijau dan kuning

5.

Bentuk polong, antara bulat dan bergelombang

6.

Tinggi batang, antara tinggi dan pendek

7.

Letak bunga, antara diketiak (aksial) dan diujung (terminal)

Ketujuh perbedaan tersebut dapat kita lihat pada gambar ilustrasi berikut :

Gambar 1. Ilustrasi perbedaan pada sifat dan karakter Pisum sativum L

Kembali ke percobaan Mendel, dalam upaya pembuktian hipotesanya Mendell

melakukan percobaan dengan melakukan persilangan antara tanaman ercis yang

berkarakter fisik tinggi dengan tanaman ercis berkarakter fisik rendah, dan semua

indukan bergalur murni. Dan pada anakan dari persilangan pertama diperoleh anakan

dengan karakter semua memiliki batang tinggi, kemudian anakan pertama disilangkan

dengan sesamanya dan diperoleh hasil pada pembastaran kedua anakan dengan

karakter 3 (tiga) tanaman tinggi dan 1 (satu) tanaman rendah. Dari percobaan tersebut,

Mendell berpendapat bahwa terdapat faktor dalam (internal) dari makhluk hidup yang

(7)

7 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com

Mendell hanya menyebutkan terdapat faktor dalam (internal) tanpa menyebutkan secara

spesifik faktor yang bertanggung jawab langsung terhadap mekanisme tersebut. Hal

tersebut dikarenakan teknologi yang dibutuhkan pada waktu tersebut belum tersedia.

Hingga abad ke 20 pertanyaan tentang bagian yang bertanggung jawab terhadap

peristiwa pewarisan sifat dan karakter fisik dari makhluk hidup ini belum terjawab, hingga

ditemukannya Mikroskop Elektron, yaitu sebuah mikroskop yang menggunakan elektron

sebagai berkas yang dapat membesarkan bayangan objek yang dikenainya menjadi

jutaan kali lipat dari ukurannya semula. Mengapa diperlukan mikroskop elektron dalam

pengamatan bagian yang bertanggung jawab terhadap penurunan sifat dan karakter fisik

tersebut.

Setelah perkembangan teknologi pada abad ke 20, banyak ilmu juga ikut

berkembang termasuk penelitian atas hipotesa Mendel mengenai bagian yang terdapat

dalam tubuh makhluk hidup yang bertanggung jawab terhadap peristiwa pewarisan sifat

dari induk kepada keturunannya pada peristiwa perkawinan. Berdasarkan hasil

penemuan-penemuan terbaru, oleh

Hugo de Vries

mengatakan “

pangen

” untuk

mengacu pada faktor internal yang dikatakan Mendel, hal tersebut terdapat dalam buku

Hugo yang berjudul

Intracellular Pangenesis (terbit 1889). Dua puluh tahun kemudian

Wilhelm Johannsen meringkasnya menjadi sebutan Gen. Dan Pada Tahun 1910, Thomas Hunt Morgan menyelesaikan serangkaian penelitian tersebut dengan menunjukkan letak bahwa gen terletak pada kromosom. Semenjak itu, terjadi perkembangan yang sangat pesat terkait masalah gen tersebut.

GEN, DNA dan KROMOSOM

(8)

8 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com Gen terletak pada Kromosom, yaitu benang-benang halus yang terdapat pada inti sel (nukleus). Kromosom (bahasa Yunani: chroma, warna; dan soma, badan) merupakan struktur di dalam sel berupa deret panjang molekul yang terdiri dari satu molekul DNA dan berbagai protein terkait yang merupakan informasi genetik suatu organisme.

Kromosom yang berada di dalam nukleus sel eukariota, secara khusus disebut kromatin. Dalam kromosom eukariota, DNA yang tidak terkondensasi berada dalam struktur order-quasi dalam nukleus, dimana ia membungkus histon (protein struktural), dan di mana material komposit ini disebut kromatin. Selama mitosis (pembelahan sel), kromosom terkondensasi dan disebut kromosom metafase. Hal ini menyebabkan masing-masing kromosom dapat diamati melalui mikroskop optik. Setiap kromosom memiliki dua lengan, yang pendek disebut lengan p (dari bahasa Perancis petit yang berarti kecil) dan lengan yang panjang lengan q (q mengikuti p dalam alfabet).

Kromosom pertama kali diamati oleh Karl Wilhelm von Nägeli pada 1842 dan ciri-cirinya dijelaskan dengan detail oleh Walther Flemming pada 1882. Sedangkan Prinsip-prinsip klasik genetika merupakan pemikiran deduksi dari Gregor Mendel pada tahun 1865 yang banyak diabaikan orang hingga tahun 1902, Walter Sutton dan Theodor Boveri menemukan kesamaan antara perilaku kromosom saat meiosis dengan hukum Mendel dan menarik kesimpulan bahwa kromosom merupakan pembawa gen. Hasil penelitian keduanya dikenal sebagai teori Sutton-Boveri atau hipotesis Sutton-Boveri atau teori hereditas kromosom, yang menjadi kontroversi dan perdebatan para pakar kala itu. Pada 1910, Thomas Hunt Morgan

membuktikan bahwa kromosom merupakan pembawa gen. Pada tahun 1955, Joe Hin Tjio, seorang ilmuwan Amerika kelahiran Indonesia berhasil membuktikan bahwa kromosom manusia terdiri dari 23 pasang, bukan 24 pasang seperti yang diyakini para ahli genetika sejak lama.

(9)

9 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com

Bagian-bagian dan Bentuk Kromosom

Suatu kromosom terdiri dari beberapa bagian yaitu kromatid, kromomer, sentromer atau kinetokor, satelit, dan telomer.

Kromatid

Kromatid adalah salah satu dari dua lengan hasil replikasi kromosom. Kromatid masih melekat satu sama lain pada bagian sentromer. Istilah lain untuk kromatid adalah kromonema. Kromonema merupakan filamen yang sangat tipis yang terlihat selama tahap profase (dan kadang-kadang pada tahap interfase). Kromonema sebenarnya merupakan istilah untuk tahap awal pemintalan kromatid. Jadi, kromonema dan kromatid merupakan dua istilah untuk struktur yang sama.

Kromomer

Kromomer adalah penebalan-penebalan pada kromonema. Kromomer ini merupakan struktur berbentuk manik-manik yang merupakan akumulasi dari materi kromatin yang terkadang terlihat saat interfase. Kromomer sangat jelas terlihat pada kromosom politen (kromosom dengan DNA yang telah direplikasi berulang kali tanpa adanya pemisahan dan terletak berdampingan sehingga bentuk kromosom seperti kawat)

Sentromer

Sentromer adalah daerah konstriksi (lekukan primer) di sekitar pertengahan kromosom. Pada sentromer terdapat kinetokor. Kinetokor adalah bagian kromosom yang yang merupakan tempat perlekatan benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya kromosom.

Lekukan kedua

Pada beberapa kromosom terdapat lekukan kedua yang berada di sepanjang lengan dan berhubungan nucleolus. Oleh karena itu disebut dengan NOR (Nucleolar Organizing Regions).

Satelit

Satelit adalah bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan terletak di ujung lengan kromatid. Satelit terbentuk karena adanya kontriksi sekunder di daerah tersebut. Tidak semua kromosom memiliki satelit.

Telomer

(10)

10 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com

Gambar 3. Ilustrasi uraian materi kromosom

Jumlah Kromosom Makhluk Hidup

Setiap makhluk hidup memiliki jumlah kromosom yang berbeda-beda antara satu dengan yang lainnya. Banyak dari makhluk hidup tersebut yang memiliki jumlah kromosom yang lebih banyak ataupun yang lebih sedikit dari jumlah kromosom yang dimiliki oleh Manusia. Perbedaan jumlah kromosom ini juga menjadi pembatas akan suatu spesies serta menggambarkan keragaman makhluk hidup yang terdapat di dunia. Berikut adalah daftar jumlah kromosom yang dimiliki oleh beberapa makhluk hidup :

1. Manusia Memiliki 46 Kromosom 2. Anjing Memiliki 78 Kromosom 3. Ayam Memiliki 78 Kromosom 4. Bawang Memiliki 16 Kromosom 5. Beras Memiliki 24 Kromosom 6. Bintang Laut Memiliki 94 Kromosom 7. Buncis Memiliki 22 Kromosom 8. Cacing Tanah Memiliki 36 Kromosom 9. Cemara Memiliki 24 Kromosom 10. Gamdum Bir Memiliki 14 Kromosom 11. Gandum Roti Memiliki 42 Kromosom 12. Hidra Memiliki 32 Kromosom 13. Ikan Mas Memiliki 94 Kromosom 14. Jagung Memiliki 14 Kromosom

15. Jamur Memiliki 4 Kromosom

16. Kacang Polong Memiliki 14 Kromosom 17. Kalkun Memiliki 82 Kromosom

18. Kapah Penicillium Memiliki 2 Kromosom 19. Kapas Memiliki 52 Kromosom

(11)

11 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com Jumlah kromosom makhluk hidup...

29. Lalat Rumah Memiliki 12 Kromosom 30. Lobak Memiliki 18 Kromosom 31. Merpati Memiliki 80 Kromosom 32. Nyamuk Memiliki 6 Kromosom 33. Ragi Memiliki 34 Kromosom 34. Sapi Memiliki 60 Kromosom

35. Simpanse Memiliki 48 Kromosom 36. Tembakau Memiliki 48 Kromosom 37. Tikus Rumah Memiliki 40 Kromosom 38. Tikus Sawah Memiliki 42 Kromosom 39. Tomat Memiliki 24 Kromosom 40. Ulat Sutera Memiliki 56 Kromosom

DNA (deoxiribo nucleat acid)

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel. Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.

DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine), guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina, sedangkan guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya merupakan molekul RNA.

(12)

12 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut. Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (bahasa Inggris: radioactive tracers).

Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: "bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik". Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar X pada DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin. Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan DNA sebagai polimer yang terdiri dari 4 basa dari asam nukleat, dua dari kelompok purina:adenina dan guanina; dan dua lainnya dari kelompok pirimidina:sitosina dan timina. Keempat nukleobasa tersebut terhubung dengan glukosa fosfat. Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah 0,34 nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.

Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini. Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl yang dilakukan tahun 1958.

(13)

13 Email : moejie01@gmail.com --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com

MEKANISME PEWARISAN SIFAT

Kemampuan makhluk hidup untuk mewariskan sifat dan karakter fisik tubuhnya kepada keturunannya sehingga kelangsungan jenisnya dapat terus terjaga, kemampuan ini dikenal dengan istilah Hereditas. Semua makhluk hidup memiliki kemampuan dasar ini yang terjadi melalui mekanisme perkawinan (fertilisasi/pembastaran), faktor internal yang dikenal sebagai gen adalah bagian yang bertanggung jawab dari mekanisme tersebut. Pada sebuah gen terdapat DNA (suatu asam nukleat yang wajib dimiliki oleh semua makhluk hidup) yang berperan sebagai sketsa atau cetak biru bagaimana bentuk, sifat serta karakter fisik dari suatu makhluk hidup. Hal ini pulalah yang menjelaskan bagaimana buah-buahan dapat memiliki sensasi rasa yang berbeda-beda, bagaimana seorang anak dapat mirip dengan orang tuanya atau yang lebih luas bagaimana menjelaskan terjadinya keberagaman makhluk hidup yang terdapat di dunia ini.

Dan dari bagian kecil inilah, semua hal yang besar dan menakjubkan itu bermula. Dari sebuah rantai DNA yang terdapat pada sebuah gen disetiap kromosom dari sel setiap makhluk hidup, mencirikan dan menampilkan berbagai jenis karakter dan sifat fisik makhluk hidup yang pada akhirnya menhasilkan suatu keanekaragaman makhluk hidup yang ada di dunia dan memenuhi tiap sisinya memberikan bukti serta tanda-tanda kebesaran Allah SWT, yang menciptakan hal-hal besar serta menakjubkan dari hal-hal kecil yang bahkan tidak kita sadari. Bahkan pada beberapa jenis reptilia, mereka dapat melakukan proses reproduksi tanpa menunggu akan adanya pasangan yang sering kita sebut dengan istilah Parthenogenesis. Hanya dengan membedakan panas yang diperlukan oleh telur-telur mereka, maka akan menetaslah bayi-bayi kadal dengan variasi jenis kelamin yang sangat tergantung dari jumlah panas yang mereka terima.

Pada akhirnya jika kita mau memahami serta mempelajari terdapat amat banyak tanda-tanda kekuasaan Allah SWT yang terdapat dimuka Bumi. Semoga kita menjadi orang yang banyak belajar.

Penulis,

(14)